Led线性恒流驱动电路的制作方法

Led线性恒流驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种LED线性恒流驱动电路。
【背景技术】
[0002]现有技术的LED驱动电路大多为开关电源型，且以反激式开关电源为主，一般包括整流电路、功率级电路和控制电路，所述的整流电路接收交流市电，经整流电路整流后输入至功率级电路，由功率级电路进行电压转换，所述的控制电路用于控制功率级电路中主功率开关管的通断，从而实现恒流驱动。由于以上现有技术中，反激式开关电源的功率级电路包括由原副边组成的变压器，而变压器所占体积较大，且实现成本高。
[0003]现有技术除了采用上述开关电源型的LED驱动电路，还有采用线性恒流驱动的方式，即通过控制开关管使其工作于线性区，并调节输出电流，以保持平均输出电流恒定。然而，现有技术的LED线性恒流驱动电路效率低，在提高效率的同时会降低功率因数。

【发明内容】

[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LED线性恒流驱动电路，用以解决现有技术存在的效率低、提高效率会降低功率因数的技术问题。
[0005]本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的LED线性恒流驱动电路，包括整流电路和线性恒流控制电路，输入电压经所述的整流电路整流后输入至LED负载，所述的线性恒流控制电路与LED负载串联，所述的线性恒流控制电路控制流经LED负载的平均电流保持恒定；
[0006]所述的线性恒流控制电路包括功率晶体管电路和晶体管控制电路，所述晶体管控制电路控制功率晶体管电路中的功率晶体管的开关状态；每半个工频周期内，当线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第一电流值，形成第二工作区间；当线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值，所述的第一电流值小于第二电流值，形成第一工作区间和第三工作区间。
[0007]优选地，所述的线性恒流控制电路还包括温度检测模块，所述温度检测模块检测到温度达到第一阈值温度时，则减小第一电流值，并相应调节第二电流值以保持平均电流值不变；所述温度检测模块检测到温度达到第二阈值温度时，第二阈值温度大于第一阈值温度，则第一电流值降低至最小值，此时降低电流平均值，据此相应调节第二电流值。
[0008]优选地，采样流经功率晶体管电路的电流，得到电流采样信号，并将电流采样信号与第一电流参考值进行比较，用以在线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第一电流值；将电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理，用以在线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值。
[0009]优选地，所述的功率晶体管电路包括两个并联的功率晶体管，电流采样信号与第一电流参考值进行比较以控制其中一个功率晶体管的开关状态；电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理以控制另一功率晶体管的开关状态。
[0010]优选地，所述的功率晶体管电路仅包括一个功率晶体管，在线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，电流采样信号与第一电流参考值进行比较以控制其中该功率晶体管的开关状态；在线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理以控制该功率晶体管的开关状态。
[0011]优选地，采样流经功率晶体管电路的电流，得到电流采样信号，并将电流采样信号与第一电流参考值进行比较，用以在线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第一电流值；将电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理，处理结果与电流采样信号进行比较，用以在线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值。
[0012]优选地，采样线性恒流控制电路的两端电压与预设参考电压进行比较，根据二者的比较结果，使线性恒流控制电路进入相应的工作区间。
[0013]优选地，所述的温度检测模块根据温度的变化，产生相应的电压变化，根据该电压变化来调节第一电流参考值和第二电流参考值。
[0014]优选地，采样线性恒流控制电路的两端电压，得到采样电压信号，将采样电压信号进行处理以获得变化趋势与其相反的前馈电压信号，将所述的前馈电压信号作为第一电流参考值。
[0015]采用本发明的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点:本发明能够在一个工频周期内形成第一工作区间、第二工作区间和第三工作区间，第一工作区间和第三工作区间的电流大于第二工作区间，形成中间小两头大的电流曲线，并保持平均电流值不变，实现线性恒流驱动控制。该方案能够提高了线性恒流驱动的效率，同时也保证了功率因数，同时设置了温度反馈以控制温升，引入电压前馈作为参考量，更能可进一步提高效率和功率因数。
【附图说明】
[0016]图1为本发明LED线性恒流驱动电路实施一的电路结构图；
[0017]图2为本发明LED线性恒流驱动电路实施二的电路结构图；
[0018]图3为本发明LED线性恒流驱动电路实施三的电路结构图；
[0019]图4为本发明LED线性恒流驱动电路实施四的电路结构图；
[0020]图5为本发明LED线性恒流驱动电路的工作波形图；
[0021]图6为引入电压前馈后的工作波形图；
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0023]为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
[0024]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0025]实施例一:参考图1所示，示意了本发明的一种实施方式，包括整流电路U1和线性恒流控制电路，输入电压νΑαΝ经所述的整流电路U i整流后输入至LED负载，在LED负载上并联有输出电容C-。所述的线性恒流控制电路串联在LED负载的负端，所述的线性恒流控制电路控制流经LED负载的平均电流保持恒定；同时线性恒流控制电路另一端连接电阻R，电阻R的另一端接地。
[0026]所述的线性恒流控制电路包括功率晶体管电路和晶体管控制电路，本实施例中，功率晶体管电路包括两个并联的功率晶体管，分别SMjPM2。每半个工频周期内，当LED负载的负端电压V1 (经采样后)高于预设参考电压VMf时，控制流经功率晶体管M ^勺电流为第一电流值I1,形成第二工作区间T2 (此时功率晶体管M2处于截止状态)；当LED负载的负端电压低于预设参考电压U寸，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值I2，所述的第一电流值I/』、于第二电流值12，形成第一工作区间T1和第三工作区间T 3(此时功率晶体管M1可处于截止状态和可处于导通状态)，第二电流值12主要依据期望的平均电流与第一电流值^在半个工频周期内的均值之差得到，即在考虑了第一电流值I工的情况下，保持平均电流不变。所形成的相应波形如图5所示。
[0027]采样流经功率晶体管电路的电流，得到电流采样信号Ism，并将电流采样信号Ism与第一电流参考值1??分别输入比较器COMP i进行比较，比较器COMPI的输出端连接功率晶体管控制端；将电流采样信号I 与第二电流参考值I Mf2 (该值可用于表征平均输出电流)分别输入误差放大器EA进行误差处理，误差放大器EA的输出端接功率晶体管M20
[0028]采样LED负载的负端电压V1 (由电压采样电路实现)得到相应的采样电压信号Vsen,将采样电压信号Vsm与V E (表征预设参考电压U进行比较，可以通过比较器COMP^现，得到相应的高低电平信号，对所述的高低电平信号进行逻辑改造，用以控制功率晶体管电路，例如:通过其上升沿和下降沿来进行控制，即由逻辑电路进行逻辑改成用以控制开关
⑶K2O
[0029]实施例二:参考图2所示，示意了本发明的另一种【具体实施方式】，与实施例一相同的部分参见实施例一，在此不作赘述。本实施例与实施例一不同之处在于，将两个功率晶体管用一个晶体管替代，根据采样电压信号￥_与Vk(表征预设参考电压VMf)的比较结果，来判断需工作在哪个工作区间。若Vsm大于V 位于第二工作区间T 2，则将比较器COMP^输出端与功率晶体管M1的控制端接通，若V 小于Vk则位于第一工作区间T i和第三工作区间T3，则将误差 放大器输出端(并在输出端设有电容C1以实现误差补偿)与功率晶体管乂的控制端接通。本实施例的技术方案与实施例一实质相同，唯一不同是采用了选择性的接通，而实施例一中的功率晶体管MjP M 2可能同时导通。
[0030]所述的线性恒流控制电路还包括温度检测模块，所述温度检测模块检测到芯片温度达到第一阈值温度TEMJt，则减小第一电流值I Mfl，并相应调节第二电流值IMf2以保持平均电流值不变；所述温度检测模块检测到温度达到第二阈值温度TEMJt，第二阈值温度TEM2大于第一阈值温度TEM i，则第一电流值IMfl降低至最小值，此时降低平均电流值，据此相应调节第二电流值IMf2，以降低温升。所述的温度检测模块可以采用温敏电阻，并采样温敏电阻两端的电压，温敏电阻两端的电压可用于控制和调节相应电流参考值的大小，类似于压控电压源。
[0031]实施例三:参考图3所示，示意了引入电压前馈的一种实施方式，从图中看为基于实施例二的进一步改进方案，实际上，将电压前馈引入实施例一也能实现，在此仅以基于实施例二的改进为例。主要是将采样电压信号Vsm改造为变化趋势与其相反的前馈电压信号Vf，将所述的前馈电压信号作为第一电流参考值IMfl。
[0032]对于如何将采样电压信号Vsm改造成前馈电压信号Vf存在较多的实施方式，故在此仅举例说明:将一恒压信号减去采样电压信号Vsm，所述恒压信号可选大于采样电压信号Vsm峰值的信号。
[0033]实施例四:参考图4所示，示意了本发明的又一种实施方式，与上述实施方式有所不同的是，采样流经功率晶体管电路的电流，得到电流采样信号Ism，并将电流采样信号Ism与第一电流参考值Irefl进行比较，用以在LED负载的负端电压V i高于预设参考电压V 时，控制流经功率晶体管电路的电流为第一电流值11;将电流采样信号I 与第二电流参考值Iref2进行误差处理(由误差放大器EA实现)，处理结果与电流采样信号I _进行比较(由比较器COMP1实现)，用以在LED负载的负端电压V i低于预设参考电压时V ，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值。同样地，在LED负载的负端电压V1高于预设参考电压Vref时或者LED负载的负端电压V i低于预设参考电压VMf时，通过逻辑电路对采样电压信号与预设参考电压Vref的比较结果进行逻辑处理后，用以控制开关Kl和K2，从而控制相应信号接入比较器COMPp采用实施例四的情况下，在半个工频周期内的第一工作区间和第二工作区间的电流峰值会与上述实施例存在差异。在实施例四中引入电压前馈，即将采样电压信号Vsm改造为变化趋势与其相反的前馈电压信号V F，将所述的前馈电压信号作为第一电流参考值IMfl，同时可通过温度检测模块进行反馈调节。
[0034]对于上述四个实施例，其目的主要是将电流曲线调节为在半个工频周期内实现中间小两头大的形状，以提高工作效率和功率因数。在本领域普通技术人员看来，以上四个实施例的部分模块可相互替换和组合。在上述实施例中，由于线性恒流控制电路串联在LED负载的负端，其另一端接地，故“线性恒流控制电路的两端电压”就是LED负载的负端电压，采样LED负载的负端电压即可得到线性恒流控制电路的两端电压。但可以将线性恒流控制电路与LED负载的位置对调，也同样能够实现本发明之目的。
[0035]参考图5和6所不，为本发明相关实施例的工作波形图，显不了 LED负载的负端电压％和流经功率晶体管电路的电流I (也可称为输出电流)的波形图。很明显可以看出，T1对应第一工作区间，T 2对应第二工作区间，T 3对应第三工作区间，在第一工作区间T i内，对应的负端电压V1处于上升状态并小于预设参考电压VMf，在第二工作区间1~2内，对应的负端电压V1处于先上升达到峰值后下降，在此区间小于预设参考电压V %，在第三工作区间T3内，对应的负端电压V1处于下降状态并小于预设参考电压V %。
[0036]图5可对应实施例一和二，图6可相对应实施例三。由于实施例三中采用了电压前馈的方式，将采样电压信号Vsm改造为变化趋势与其相反的前馈电压信号V F，将所述的前馈电压信号Vf作为第一电流参考值I Mfl，从而得到图6的波形。
[0037]以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种LED线性恒流驱动电路，包括整流电路和线性恒流控制电路，输入电压经所述的整流电路整流后输入至LED负载，所述的线性恒流控制电路与LED负载串联，所述的线性恒流控制电路控制流经LED负载的平均电流保持恒定； 其特征在于:所述的线性恒流控制电路包括功率晶体管电路和晶体管控制电路，所述晶体管控制电路控制功率晶体管电路中的功率晶体管的开关状态；每半个工频周期内，当线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第一电流值，形成第二工作区间；当线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值，所述的第一电流值小于第二电流值，形成第一工作区间和第三工作区间。2.根据权利要求1所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:所述的线性恒流控制电路还包括温度检测模块，所述温度检测模块检测到温度达到第一阈值温度时，则减小第一电流值，并相应调节第二电流值以保持平均电流值不变；所述温度检测模块检测到温度达到第二阈值温度时，第二阈值温度大于第一阈值温度，则第一电流值降低至最小值，此时降低电流平均值，据此相应调节第二电流值。3.根据权利要求2所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:采样流经功率晶体管电路的电流，得到电流采样信号，并将电流采样信号与第一电流参考值进行比较，用以在线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第一电流值；将电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理，用以在线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值。4.根据权利要求3所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:所述的功率晶体管电路包括两个并联的功率晶体管，电流采样信号与第一电流参考值进行比较以控制其中一个功率晶体管的开关状态；电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理以控制另一功率晶体管的开关状态。5.根据权利要求3所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:所述的功率晶体管电路仅包括一个功率晶体管，在线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，电流采样信号与第一电流参考值进行比较以控制其中该功率晶体管的开关状态；在线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理以控制该功率晶体管的开关状态。6.根据权利要求1或2所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:采样流经功率晶体管电路的电流，得到电流采样信号，并将电流采样信号与第一电流参考值进行比较，用以在线性恒流控制电路的两端电压高于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第一电流值；将电流采样信号与第二电流参考值进行误差处理，处理结果与电流采样信号进行比较，用以在线性恒流控制电路的两端电压低于预设参考电压时，控制流经功率晶体管电路的电流为第二电流值。7.根据权利要求1所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:采样线性恒流控制电路的两端电压与预设参考电压进行比较，根据二者的比较结果，使线性恒流控制电路进入相应的工作区间。8.根据权利要求2所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:所述的温度检测模块根据温度的变化，产生相应的电压变化，根据该电压变化来调节第一电流参考值和第二电流参考值。9.根据权利要求1或2或3所述的LED线性恒流驱动电路，其特征在于:采样线性恒流控制电路的两端电压，得到采样电压信号，将采样电压信号进行处理以获得变化趋势与其相反的前馈电压信号，将所述的前馈电压信号作为第一电流参考值。
【专利摘要】本发明公开了一种LED线性恒流驱动电路，本发明能够在一个工频周期内形成第一工作区间、第二工作区间和第三工作区间，第一工作区间和第三工作区间的电流大于第二工作区间，形成中间小两头大的电流曲线，并保持平均电流值不变，实现线性恒流驱动控制。该方案能够提高了线性恒流驱动的效率，同时也保证了功率因数，同时设置了温度反馈以控制温升，引入电压前馈作为参考量，更能可进一步提高效率和功率因数。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104883798
【申请号】CN201510320363
【发明人】黄晓冬, 刘国家, 赵晨, 黄秋凯
【申请人】矽力杰半导体技术(杭州)有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月11日